In che modo il punto di rugiada del gas SF6 influisce sulle prestazioni di isolamento delle apparecchiature elettriche?

In che modo il punto di rugiada del gas SF6 influisce sulle prestazioni di isolamento delle apparecchiature elettriche?

1. L'elevato punto di rugiada riduce la rigidità dielettrica dell'SF6 (capacità di isolamento del nucleo).

• L'umidità favorisce la ionizzazione sotto stress elettrico: le molecole d'acqua nell'SF6 hanno maggiori probabilità di ionizzarsi se esposte ad alta tensione rispetto alle molecole di SF6 puro. Il vapore acqueo ionizzato forma elettroni liberi e particelle cariche, creando 'percorsi conduttivi' nel gas.
• La condensa aggrava il problema: se il punto di rugiada è troppo elevato (ad esempio, superiore a -40 °C per il funzionamento dei sistemi GIS), il vapore acqueo presente nell'SF6 condensa in acqua liquida o ghiaccio sulle superfici fredde delle apparecchiature (come le guaine isolanti). L'acqua liquida è un conduttore e anche un sottile strato può ridurre drasticamente la capacità dell'intercapedine di isolamento di resistere alla tensione, causando scariche parziali (guasti elettrici localizzati) o cortocircuiti completi.
• Impatto quantificabile: gli studi dimostrano che quando Punto di rugiada dell'SF6 Se la temperatura sale da -50 °C a -20 °C (uno scenario tipico di 'umidità eccessiva'), la sua rigidità dielettrica può diminuire del 30%-50%, rendendo l'apparecchiatura vulnerabile ai guasti anche alla tensione nominale.

2. L'elevato punto di rugiada innesca la formazione di sottoprodotti conduttivi/corrosivi

• Meccanismo di reazione: l'SF6 si decompone in fluoruri di zolfo (ad esempio, SF4, SF2) sotto alta tensione; questi composti reagiscono poi con l'umidità (H₂O) per formare acido fluoridrico (HF), anidride solforosa (SO₂) e altri sottoprodotti acidi.
• Impatto sull'isolamento:
  • Sia l'HF che l'SO₂ sono sostanze a bassa resistenza: si attaccano alla superficie degli isolanti solidi (ad esempio, resina epossidica, manicotti ceramici) e formano una pellicola conduttiva, riducendo la resistenza superficiale dell'isolante.
  • Nel tempo, questa pellicola permette il passaggio di corrente di dispersione, riscaldando l'isolante e accelerandone l'invecchiamento (ad esempio, fessurazioni, sfaldamento), il che indebolisce ulteriormente l'isolamento.

3. L'elevato punto di rugiada degrada i materiali isolanti solidi.

• Corrosion of solid insulators: HF (a strong acid) reacts with the silica, resin, or metal components in solid insulators. For example, it dissolves the silica in epoxy resin, creating microcracks on the insulator surface.
• Resistenza di isolamento ridotta: queste crepe e l'erosione superficiale creano percorsi per le dispersioni elettriche. La resistenza volumetrica dell'isolante (un indicatore chiave delle prestazioni di isolamento) può diminuire di 1-2 ordini di grandezza, rendendolo incapace di bloccare efficacemente l'alta tensione.
• Rischio di guasto a lungo termine: gli isolatori solidi degradati sono soggetti a 'scarica superficiale' (scarica elettrica superficiale) durante le fluttuazioni di tensione (ad esempio, fulmini o sovratensioni di rete), con conseguenti arresti imprevisti delle apparecchiature.

Standard pratico: perché sono obbligatori i limiti del punto di rugiada

• IEC 60480: Richiede un punto di rugiada ≤ -40 °C per SF6 nel funzionamento del GIS (e ≤ -50 °C per le nuove apparecchiature prima della messa in servizio).
• IEEE 1125: impone test periodici del punto di rugiada per garantire che i livelli di umidità rimangano entro intervalli di sicurezza, nell'ambito della manutenzione dei sistemi GIS.